CN1578097A - 改进混合感应电机启动的驱动电路及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种改进混合感应电机启动的驱动电路及其方法包括：电气地连接在主线圈和辅助线圈之间的工作电容器，以及电气地连接在工作电容器上的启动和电流切断装置；启动时对电机作用高启动电流，启动后当电机以同步速度运转时切断启动电流，从而启动时通过在低压状态下增加输出可获得满意的启动特性，并在启动完成后通过在正常工作状态下减小输出可进行有效运转。

Description

改进混合感应电机启动的驱动电路及其方法
技术领域
本发明涉及混合感应电机，尤其涉及改进混合感应电机的启动性能的驱动电路及其方法，上述电路和方法在启动时通过低压状态下增加输出能够获得满意的启动特性，并在启动完成后通过在正常工作状态下减少输出能够执行有效的工作。
背景技术
通常，一个混合感应电机中，因为正常转矩和反相转矩平衡，实际启动转矩变为“0”。因此，启动时，混合感应电机通过使用辅助线圈作为两相感应电机启动，当启动完成时，混合感应电机通过从主线圈中断开辅助线圈而作为单相电机工作。
图1所示电路示意图为普通单相感应电机的启动单元。
如图1所示，在普通混合感应电机的驱动电路中，辅助线圈2并联连接到串联到商用电源的主线圈1，且在主线圈和辅助线圈之间加上工作电容器(Cr)3，该电容器产生旋转磁场。
在如上所示结构的混合感应电机启动单元中，在启动初始阶段，工作电容器中的电源保持在“开”的状态，这样电流流向辅助线圈，因此混合感应电机以两相感应电机的方式工作以产生启动转矩。同时，当感应电机以正常速度运转时，工作电容器的电源变为“关”状态，因此关断流向辅助线圈2的电流。此后，电流流向主线圈1，因此以单相感应电机旋转。
然而，在上面提到的混合感应电机中不利之处在于，启动电机所需的最小电压提高，因此降低了可靠性。另外，如果混合感应电机设计为在低压状态启动，则正常工作时需要很大的旋转转矩和很大的消耗功率，因此降低了工作效率。
发明内容
因此，本发明的目的是提供改进混合感应电机启动的驱动电路及其方法，通过使启动需要的电压最小化和应用高启动电流来可靠地启动电机，并通过启动后(或者在正常工作中)以合适或者较小的电流运转电机，其能够提高电机启动效率。
为了获得这些和其他优点，按照本发明的目的，如这里实施并概括描述的，本发明提供了一个改进混合感应电机启动的驱动电路，该感应电机包括一个形成主磁场的主线圈和一个并联连接到主线圈的辅助线圈，该辅助线圈形成与由主线圈产生的磁场相应的旋转磁场。该驱动电路包括工作电容器(Cr)，电气连接在主线圈和辅助线圈之间；以及启动和电流切断装置，与工作电容器电气连接，在启动时向电机作用高的启动电流，启动后当电机以同步转速运转时切断启动电流。
为了获得这些和其他优点，按照本发明的目的，如这里实施并概括描述的，本发明提供了一个改进混合感应电机启动的驱动方法，该感应电机包括一个形成主磁场的主线圈和一个并联连接到主线圈的辅助线圈，该辅助线圈形成与由主线圈产生的磁场相应的旋转磁场。该驱动方法包括如下几步：当其上应用单相商用电源时，接通PTC热敏电阻并同时通过启动电容器(Cr)向电机作用高启动电流；当通过启动电容器(Cr)产生旋转磁场时，启动磁性转子，在磁性转子达到同步转速后，鼠笼式转子旋转；经过预定的时间后，断开PTC热敏电阻向电机通过工作电容器(Cr)作用低工作电流，并驱动感应转子。
为了获得这些和其他优点，按照本发明的目的，如这里实施并概括描述的，本发明提供了一个改进混合感应电机启动的驱动方法，该感应电机包括一个形成主磁场的主线圈和一个并联连接到主线圈的辅助线圈，该辅助线圈形成与由主线圈产生的磁场相应的旋转磁场。该驱动方法包括如下几步：当此处应用单相商用电源时，接通低电阻的PTC热敏电阻并断开高电阻的NTC热敏电阻以便向电机作用高启动电流；通过工作电容器(Cr)产生旋转磁场而启动磁性转子，在磁性转子达到同步转速后，鼠笼式转子旋转；经过预定的时间后，断开PTC热敏电阻并接通NTC热敏电阻，以便向电机作用低工作电流，并驱动感应转子。
本发明的前述和其他目的、特点、方法和优点从后面的详细描述并结合附图中会变的更加清晰。
附图说明
本发明申请所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，附图包含在本说明书中并组成说明书的一部分。该附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起解释了本发明的原理。
在附图中：
图1中说明了示意性表示普通单相感应电机启动单元的电路；
图2为表示本发明混合感应电机驱动电路的示意图；
图3为关于本发明混合感应电机驱动方法操作的流程图；
图4为表示本发明不同实施例的混合感应电机驱动电路的示意图；和
图5为关于本发明混合感应电机驱动方法操作的流程图。
具体实施方式
现对本发明的优选实施例进行详细描述，例子在附图中说明。
现将参照附图说明混合感应电机的驱动电路及其方法的优选实施例。该驱动电路及其方法在启动时通过在低压状态下增加输出能够获得一个满意的启动特性，并在启动完成后通过当电机正常工作状态时减少输出能够进行有效工作。
图2为表示本发明混合感应电机驱动电路的示意图。
如其中所示，本发明的混合感应电机的驱动电路包括：主线圈10，形成主磁场；辅助线圈20，与主线圈10并联连接并形成与主线圈产生磁场相应的旋转磁场；工作电容器(Cr)30，电气连接在主线圈10和辅助线圈20之间；以及启动和电流切断装置，与工作电容器(Cr)30电气连接，启动时对电机作用高启动电流，在启动后当电机以同步速度运转时切断启动电流。其中，启动和电流切断装置40包括与工作电容器30并联连接的电容器(Cs)41，启动时对电机作用高启动电流；和与启动电容器41串联连接的开关，在启动时接通，在正常工作时关闭。其中该开关是一个电阻器件，例如，可能是PTC热敏电阻42(正温度系数热敏电阻)，当提供电源时，它的电阻增加以限制电流。另外，工作电容器30串联连接在主线圈10和辅助线圈20的末端；彼此串联的启动电容器41和PTC热敏电阻42，并联连接在工作电容器(Cr)30。
将在下面描述由如上组成的本发明的提高混合感应电机启动性能的驱动电机的操作。
首先，启动电机时，当单相交流电源作用到包括主线圈和辅助线圈的单相定子线圈时，由高启动旋转磁场以及通过与辅助线圈20串联的工作电容器30、启动电容器(Cs)41和PTC热敏电阻42的感应电流，在辅助线圈20上产生电动力，从而形成磁场。
因此，通过线圈形成的磁场的相互作用，转子以旋转轴为中心旋转。当转子以大约同步速度旋转时，PTC热敏电阻42的电阻值由于自己产生的热而增加，它的电流值相对降低，以致PTC热敏电阻断开，从而切断启动电容器(Cs)的电源。此后，转子通过主线圈10和辅助线圈20之间的磁场与永磁体的磁场的相互作用以同步速度运行，因此获得很高的效率操作。
图3为关于本发明混合感应电机驱动方法操作的流程图。
如图3所示，本发明的混合感应电机的驱动方法包括如下步骤：当作用单相商用电源时，接通低电阻值的PTC热敏电阻42以便通过启动电容器(Cs)41对电机作用高启动电流(低压状态)(SP11，SP12)；通过启动电容器(Cs)41产生旋转磁场而启动磁性转子，在磁性转子以同步速度旋转以后，驱动鼠笼式转子(SP13)；以及，当经历特定时间后(SP14)，PTC热敏电阻42因为自己的电阻增加而关断，以便通过工作电容器(Cr)30向电机作用低工作电流(正常工作状态)，从而驱动感应转子(SP15，SP16)。
如后面即将提到的图4所示，展示了本发明的不同实施例，通过在主线圈50中形成一个分接头，主线圈分为第一主线圈51和第二主线圈52，并通过启动和电流切断装置80，启动时对电机作用高启动电流，在正常工作时对电机作用低工作电流。
图4为电路原理图，表示本发明不同实施例的混合感应电机的驱动电路。
如图4所示，本发明混合感应电机的驱动电机包括：第一和第二主线圈51、52，形成主磁场；辅助线圈60，并联连接于第一和第二主线圈51、52，形成与由第一和第二主线圈51、52产生的磁场相应的旋转磁场；工作电容器(Cr)70，电气地连接在第一和第二主线圈51、52和辅助线圈60之间；以及启动和切断电流装置80，与工作电容器70电气连接，启动时对电机作用高启动电流，并且启动后当电机以同步转速运转时，切断启动电流。在此，启动和电流切断装置包括连接在第一和二主线圈51、52连接点和电源之间的PTC热敏电阻82(正温度系数热敏电阻)，它启动时接通，正常工作时断开；和串联在第一和第二主线圈91、92之间的NTC热敏电阻81(负温度系数热敏电阻)，它启动时断开，正常工作时接通。
下面将描述由如上组成的、本发明的提高混合感应电机启动性能的驱动电路的操作。
第一，PTC热敏电阻82当温度升高时阻值升高，相反NTC热敏电阻81当温度升高时阻值降低。据此，在启动电机的初始阶段，当单相商用电源提供给电机时，PTC热敏电阻82接通，NTC热敏电阻断开。因此，在启动的初始阶段，磁性转子仅通过由连接在PTC热敏电阻82上的第一主线圈和辅助线圈产生旋转磁场来启动；当磁性转子以同步速度运转时，鼠笼式转子旋转。
此后，经过预定的时间后，PTC热敏电阻82由于自身电阻值变大而关断，相反，NTC热敏电阻81由于自身电阻值变小而接通。也就是说，在正常工作状态下，串联在第一和第二主线圈51、52上的NTC热敏电阻81接通，以便向电机作用正常电压，从而有效地运转电机。
图5为关于本发明混合感应电机驱动方法的操作的流程图。
如图5所示，本发明的混合感应电机的驱动方法包括如下步骤：当此处作用单相商用电源时，低电阻值的PTC热敏电阻82接通，高电阻值的NTC热敏电阻关断，对电机作用高电流(低压状态)(SP21，SP22)；由工作电容器(Cr)81产生旋转磁场而启动磁性转子，在磁性转子以同步速度旋转后，鼠笼式转子开始旋转；以及经过一段特定时间后，PTC热敏电阻82由于自身电阻升高而关断，NTC热敏电阻81由于自身电阻变小而接通，对电机作用低工作电流(正常工作状态)，感应转子以同步速度运转(SP24～SP26)。
按这样描述，本发明的优势在于：使启动需要的电压最小化，同时，通过作用高启动电流电机可靠地启动；在启动后(正常工作时)，电机以适当或者更小的电流运转，因此提高了电机的启动效率，甚至在低电压状态下有效地启动电机。
因为本发明可以以不同形式实施而不偏离本发明的精神或实质特征，所以应该理解的是，除非特别说明，以上所描述的实施例不被前述具体描述所限制，而是可以在附属地权利要求所限定的精神和范围内被广义的理解。因此，在权利要求的限定和范围内的所有变化和修改，或者这些限定和范围内的等同物，都由附属权利要求所包含。

Claims (17)

1.一种改进混合感应电机启动的驱动电路，该混合感应电机具有形成主磁场的主线圈和并联连接于主线圈、形成与由主线圈产生的磁场相应的旋转磁场的辅助线圈，该驱动电路包括：
电气连接在主线圈和辅助线圈之间的工作电容器(Cr)；和
电气连接在工作电容器(Cr)上的启动和电流切断装置，在启动时对电机作用高启动电流，启动后当电机以同步速度运转时切断启动电流。
2.如权利要求1的驱动电路，其中所述启动和电流切断装置包括：
并联在工作电容器上的启动电容器，启动时对电机作用高启动电流；和
串联在启动电容器上的开关，在启动时接通，在正常工作时关断。
3.如权利要求2的驱动电路，其中所述开关为电阻器件且为PTC热敏电阻，即正温度系数热敏电阻，当电源作用在其上时，该PTC热敏电阻的电阻急剧增加来抑制电流。
4.如权利要求3的驱动电路，其中所述工作电容器(Cr)串联在主线圈和辅助线圈的末端，彼此串联的启动电容器(Cs)和PTC热敏电阻并联在工作电容器(Cr)上。
5.如权利要求1的驱动电路，其中所述主线圈分为第一和第二主线圈，启动时通过启动和电流切断装置将高启动电流作用到电机；正常工作时将低工作电流作用到电机。
6.如权利要求5的驱动电路，其中所述启动和电流切断装置包括：
连接在第一和二主线圈连接点和电源之间的PTC热敏电阻；和
串联于第一和第二主线圈的NTC热敏电阻，即负温度系数热敏电阻。
7.如权利要求6的驱动电路，其中PTC热敏电阻在启动时接通，正常工作时关断；NTC热敏电阻在启动时关断，在正常工作时接通。
8.一种改进混合感应电机启动的驱动电路，该混合感应电机具有以同步速度旋转的杯形旋转磁性转子，和在该磁性转子内部的感应转子，并由主线圈和辅助线圈组成，该驱动电路包括：
工作电容器(Cr)，在正常工作时对电机作用低工作电流；
启动电容器(Cs)，并联在工作电容器上，在电机启动时对电机作用高启动电流；和
PTC热敏电阻，串联在启动电容器上，在电机启动时接通，在正常工作时关断。
9.一种改进混合感应电机启动的驱动电路，该混合感应电机具有以同步速度旋转的杯形旋转磁性转子，和在该磁性转子内部的感应转子，并由主线圈和辅助线圈组成，该驱动电路包括：
PTC热敏电阻，把主线圈分为第一和第二主线圈，连接在第一和二主线圈的连接点和电源之间，在电机启动时接通，在正常工作时关断；和
NTC热敏电阻，串联在第一和第二主线圈上，在电机启动时关断，在正常工作时接通。
10.一种改进混合感应电机启动的方法，该混合感应电机包括具有主磁场的主线圈和并联连接于主线圈、形成与由主线圈产生的磁场相应的旋转磁场的辅助线圈，该方法包括如下步骤：
当其上应用单相商用电源时，接通PTC热敏电阻，同时通过启动电容器(Cs)对电机作用高启动电流；
当通过启动电容器(Cs)产生旋转磁场时，启动磁性转子，在磁性转子以同步速度旋转后，转动鼠笼式转子；和
经过预定的时间之后，关断PTC热敏电阻，通过工作电容器(Cr)对电机作用低工作电流，并驱动感应转子。
11.如权利要求10的方法，其中启动电容器并联在工作电容器上，并启动时对电机作用高启动电流。
12.如权利要求10的方法，其中PTC热敏电阻为串联在启动电容器上的电阻器件，在启动时接通，在正常工作时关断，该电阻器件的电阻当电源接通时急剧增加来抑制电流。
13.如权利要求10的方法，其中工作电容器(Cr)串联在主线圈和辅助线圈的末端，彼此串联的启动电容器(Cs)和PTC热敏电阻并联在工作电容器(Cr)上。
14.一种改进混合感应电机启动的方法，该混合感应电机具有形成主磁场的主线圈和并联连接于主线圈、形成与由主线圈产生的磁场相应的旋转磁场的辅助线圈，该方法包括如下步骤：
当其上作用单相商用电源时，接通低电阻值的PTC热敏电阻，即正温度系数热敏电阻，关断高电阻值的NTC热敏电阻，以便对电机作用高启动电流；
通过工作电容器(Cr)产生旋转磁场而启动磁性转子，在磁性转子以同步速度运转后转动鼠笼式转子；和
经过预定的时间之后，关断PTC热敏电阻，接通NTC热敏电阻，即负温度系数热敏电阻，以便对电机作用低工作电流，并运转感应转子。
15.如权利要求14的方法，其中通过在主线圈中形成一个分接头，主线圈分为第一主线圈和第二主线圈。
16.如权利要求15的方法，其中PTC热敏电阻，即正温度系数热敏电阻，连接在第一和二主线圈的连接点和电源之间，在启动时接通，在正常工作时关断。
17.如权利要求15的方法，其中NTC热敏电阻，即负温度系数热敏电阻，串联在第一和第二主线圈上，在启动时接通，在正常工作时关断。
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